锤片粉碎机设计概要

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1、第 1 章 绪 论1.1 概述机械加工行业在我国有着举足轻重的地位，它是国家的国民经济命脉。作为 整个工业的基础和重要组成部分的机械制造业，任务就是为国民经济的各个行业 提供先进的机械装备和零件。它的规模和水平是反映国家的经济实力和科学技术 水平的重要标志，因此非常值得重视和研究。锤片粉碎机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其它形状工件的通用设 备。根据三点成圆的原理，利用工件相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的 塑性变形，以获得预定形状的工件。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、木工、 金属结构及其它机械制造行业。锤片粉碎机作为一个特殊的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。凡 是钢材成型为

2、圆柱型，几乎都用锤片粉碎机。其在汽车，军工，农业等各个方面 都有广泛应用，这里主要研究锤片粉碎机在农业领域的应用。1.2.1 锤片粉碎机的运动形式1.2.2 弯曲成型的加工方式在钢结构制作中弯制成型的加工主要是卷板（滚圆）、弯曲（煨弯）、折边和 模具压制等几种加工方法。弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的。滚圆是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲 变形（中层纤维不变）。当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小 和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。在常温状态下进行滚圆钢板的方法有：机 械滚圆、胎模压制和手工制作三种加工方法。机械滚圆是在锤片粉碎机（又叫滚

3、板机、轧圆机）上进行的。在锤片粉碎机上进行板材的弯曲是通过上滚轴向下移动时所产生的压力来达到的。它们滚圆工作原理如图 1.2 所示。a）对称式锤片粉碎机b）不对称式锤片粉碎机 c）锤片粉碎机图 1.2 滚圆机原理图用三辊弯（卷）板机弯板，其板的两端需要进行预弯，预弯长度为 0.5L 3050）mm（L 为下辊中心距）。预弯可采用压力机模压预弯或用托板在滚圆a）b）a）用压力机模压预弯b）用托板在滚圆机内预弯图 1.3 钢板预弯示意图1.3 锤片粉碎机的发展趋势加入WTO后我国锤片粉碎机工业正在步入一个高速发展的快道，并成为国 民经济的重要产业，对国民经济的贡献和提高人民生活质量的作用也越来越大

4、。 预计“十五”期末中国的锤片粉碎机总需求量为600万辆，相关装备的需求预计 超过1000 亿元。到 2010 年，中国的锤片粉碎机生产量和消费量可能位居世界第 二位，仅次于美国。而其在装备工业上的投入力度将会大大加强，市场的竞争也 愈演愈烈，产品的更换也要求锤片粉碎机装备工业不断在技术和工艺上取得更大 的优势：1.从国家计委立项的情况看，锤片粉碎机工业 1000 万以上投入的项目 达近百项；2.锤片粉碎机工业已建项目的二期改造也将会产生一个很大的用户 群；3.由于锤片粉碎机的高利润，促使各地政府都纷纷投资（国家投资、外资和 民间资本）锤片粉碎机制造。其次，跨国公司都开始将最新的车型投放到中国

5、市场，并计划在中国加大投资力度，扩大产能，以争取中国更大的市场份额。民营 企业的崛起以及机制的敏锐使其成为锤片粉碎机工业的新宠，民营企业已开始成 为锤片粉碎机装备市场一个新的亮点。锤片粉碎机制造业作为机床模具产业最大的买方市场，其中进口设备 70% 用于锤片粉碎机，同时也带动了焊接、涂装、检测、材料应用等各个行业的快速 发展。锤片粉碎机制造业的技术革命，将引起装备市场的结构变化：数控技术推 动了锤片粉碎机制造企业的历史性的革命，数控机床有着高精度、高效率、高可 靠性的特点，引进数控设备在增强企业的应变能力、提高产品质量等方面起到了 很好的作用，促进了我国机械工业的发展。因此，至 2010 年，

6、锤片粉碎机工业 对制造装备的需求与现在比将增长 12%左右，据预测，锤片粉碎机制造业：对数 控机床需求将增长 26%；对压铸设备的需求将增长 16%；对纤维复合材料压制 设备的需求增长 15%；对工作压力较高的挤或冲压设备需求增长 12%；对液压 成形设备需求增长 8%；对模具的需求增长 36%；对加工中心需求增长 6%；对 硬车削和硬铣消机床的需求增长 18%；对切割机床的需求增长 30%；对精密加 工设备的需求增长 34%；对特种及专用加工设备需求增长 23%；对机器人和制 造自动化装置的需求增长 13%；对焊接系统设备增长 36%；对涂装设备的需求 增长8%，对质检验与测试设备的需求增长

7、 16%。在今后的工业生产中，锤片粉碎机会一直得到很好的利用。它能节约大量的 人力物力用以弯曲钢板。可以说是不可缺少的高效机械。时代在发展，科技在进 步，国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求，将促使这个设 计行业的迅速发展。第 2 章 方案的论证及确定2.1 方案的论证一般情况下，一台锤片粉碎机所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷 态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时的最小卷桶直径的能力，热 卷可达冷卷能力的一倍。但近年来，冷卷的能力正日益提高。结合上章锤片粉碎机的类型，拟订了以下几种方案，并进行了分析论证。2.1.1方案 1双辊锤片粉碎机双辊锤片粉碎机的原理如图

8、 2.1 所示：1.上辊 2.工件3.下辊图 2.1 双辊锤片粉碎机工作原理图上辊是钢制的刚性辊，下辊是一个包有弹性的辊，可以作垂直调整。当下辊 旋转时，上辊及送进板料在压力作用下，压人下辊的弹性层中，使下辊发生弹性 变形。但因弹性体的体积不变，压力便向四面传递，产生强度很高，但分布均匀 的连续作用的反压力，迫使板料与刚性辊连续贴紧，目的是使它随着旋转而滚成 桶形。上辊压人下辊的深度，既弹性层的变形量，是决定所形成弯曲半径的主要 工艺参数。根据实验研究，压下量越大，板料弯曲半径越小；但当压人量达到某 一数值时，弯曲半径趋于稳定，与压下量几乎无关，这是双辊锤片粉碎机工艺的 一个重要特征。双辊锤片

9、粉碎机具有的优点：1.板料不需要预弯成形，因此生产率高；2.可 以弯曲多种材料，机器结构简单。缺点：1.对于不同弯度的制品，需要跟换相适 应的上棍，因而不适用多品种，小批量生产。 2.可弯曲的板料厚度系列受到一 定限制，目前一般只能用于 10mm 以下的板料。2.1.2方案 2 锤片粉碎机锤片粉碎机是目前最普遍的一种锤片粉碎机。利用三辊滚弯原理，使板材弯 曲成圆形，圆锥形或弧形工作。1.对称锤片粉碎机特点结构简单、紧凑，质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊可以做的很近。 形成较准确，但剩余直边大。一般对称锤片粉碎机减小剩余直边比较麻烦。2.不对称锤片粉碎机特点剩余边小，结构简单，但坯料需要调

10、头弯边，操作不方便，辊筒受力较大， 弯卷能力较小。所谓理论剩余直边，就是指平板开始弯曲时最小力臂。其大小与 设备及弯曲形式有关。如图 2.2 所示：图 2.2 锤片粉碎机工作原理图对称式锤片粉碎机剩余直边为两下辊中心距的一半。但为避免板料从滚筒间 滑落，实际剩余直边常比理论值大。一般对称弯曲时为板厚620倍。由于剩余 直边在校圆时难以完全消除，所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边接近理论 值。不对称锤片粉碎机，剩余直边小于两下辊中心的一半，如图2.2所示，它主 要卷制薄筒（一般在32x3000以下）。2.1.3 方案 3 锤片粉碎机其原理如图 2.3它有四个辊，上辊是主动辊，下辊可上下移动，用

11、来夹紧钢板，两个侧辊可 沿斜线升降，在锤片粉碎机上可进行板料的预弯工作，它靠下辊的上升，将钢板 端头压紧在上、下辊之间。再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，达到所 需要。它的特点是：板料对中方便，工艺通用性广，可以校正扭斜，错边缺陷，可 以既位装配点焊。但滚筒多。质量体积大，结构复杂。上下辊夹持力使工件受氧 化皮压伤严重。两侧辊相距较远，对称卷圆曲率不太准确，操作技术不易掌握， 容易造成超负荷等误操作。2.2 方案的确定通过上节方案的分析，根据各种类型锤片粉碎机的特点，再根据锤片粉碎机的不同类型所具有的特点，最后形成我的设计方案，12x2000对称上调锤片粉碎 机。双辊锤片粉碎机不需要预弯

12、、结构简单，但弯曲板厚受限制，只适合小批量 生产。锤片粉碎机结构复杂造价又高。虽然锤片粉碎机不能预弯，但是可以通过 手工或其它方法进行预弯。2.3 本章小结通过几种运动方案的分析，双辊锤片粉碎机虽然不需要预弯，但只适合小批 量生产，而且弯曲板厚受限制。锤片粉碎机通用性广，但其质量体积大而且操作 技术不易掌握。对称三辊卷板结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。经过 相比较下最终决定采用锤片粉碎机。第 3 章 传动设计对称上调式锤片粉碎机如图 3.1 所示：图 3.1 对称上调式锤片粉碎机它是以两个下辊为主动轮 ，由主动机、联轴器、减速器及开式齿轮副驱动。 上辊工作时，由于钢板间的摩擦力带动。同

13、时作为从动轴，起调整挤压的作用。 由单独的传动系统控制，主要组成是：上辊升降电动机、减速器、蜗轮副、螺母。 工作时，由蜗轮副转动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座作升降运动。两个下辊 可以正反两个方向转动，在上辊的压力下下辊经过反复的滚动，使板料达到所需 要的曲率，形成预计的形状。3.1 传动方案的分析锤片粉碎机传动系统分为两种方式：3.1.1齿轮传动电动机传出的扭距通过一个有保护作用的联轴器，传人一个有分配传动比的 减速器，然后功过连轴器传人开式齿轮副，进入带动两轴的传动。如图 3.2所示。图 3.2 齿轮式传动系统图这种传动方式的特点是：工作可靠，使用寿命长，传动准确，效率高，结构 紧凑，功率

14、和速度适用范围广等。3.1.2 皮带传动由电动机的转距通过皮带传人减速器直接传人主动轴。如图 3.3 所示：图 3.3 皮带式传动系统图这种传动方式具有传动平稳，噪音下的特点，同时以起过载保护的作用，这 种传动方式主要应用于具有一个主动辊的锤片粉碎机。3.2 传动系统的确定 鉴于上节的分析，考虑到所设计的是锤片粉碎机，具有两个主动辊，而且要 求结构紧凑，传动准确，所以选用齿轮传动。3.2.1 主传动系统的确定传动系统如图 3.4 所示：图 3.4 传动系统图所以选用了圆柱齿轮减速器，减速比i=134.719，减速器通过联轴器和齿轮 副带动两个下辊工作。3.2.1 副传动系统的确定为调整上下辊间

15、距，由上辊升降电动机通过减速器，蜗轮副传动蜗轮内螺母， 使螺杆及上辊轴承座升降运动，为使上辊、下辊轴线相互平行，有牙嵌离和器以 备调整，副传动系统如图 3.4 所示。需要卷制锥筒时，把离和器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降 左机架中升降丝杆的目的。3.3 本章小结收集资料对各种运动方式进行分析，在结合锤片粉碎机的运动特点和工作的 可靠性，最后主传动采用齿轮传动，副传动采用蜗轮蜗杆传动。第 4 章 动力设计4.1 主电机的选择和计算4.1.1 上下辊的参数选择计算1. 已知设计参数加工板料：Q235-AM屈服强度：a s=235MPa 抗拉强度：a b=420MPa辊材：50 Mn屈服强度：a =930MPa 抗拉强度：a b=1080MPasb硬度：HBS 6m/min2. 确定锤片粉碎机基本参数14下辊中心矩：t = (12 40)s =390mm上辊直径：D = t =300mma (1.31.1丿